تقسیم زمانی کانال ها روش تقسیم فرکانس

مبحث شماره 7

اصول ساخت سیستم های انتقال چند کاناله

موضوع درس شماره 2

تقسیم زمانی کانال ها

سوال اول مطالعه

تقسیم زمانی کانال ها

سیستم های انتقال چند کاناله با تقسیم زمانی کانال ها (TDK) به طور گسترده ای برای انتقال اطلاعات آنالوگ و گسسته استفاده می شود.

جداسازی زمانی کانال ها فقط در صورت مدولاسیون پالس امکان پذیر است.

با چرخه کاری زیاد بین پالس های یک کانال، مدت زمان زیادی باقی می ماند که پالس های کانال های دیگر را می توان در آن قرار داد. همه کانال ها باند فرکانسی یکسانی را اشغال می کنند، اما خط ارتباطی به طور متناوب برای انتقال متناوب سیگنال های کانال استفاده می شود. فرکانس تکرار سیگنال های کانال با توجه به قضیه کوتلنیکوف انتخاب می شود. برای همگام سازی عملکرد سوئیچ های فرستنده و گیرنده، پالس های همگام کمکی ارسال می شود که یک یا چند کانال برای آنها اختصاص داده شده است. با VRC، انواع مدولاسیون پالس در کانال ها استفاده می شود: PIM، PWM، PCM، DM و ... برای لینک های رادیویی از مدولاسیون دوگانه استفاده می شود: PCM-OPSK، PIM-FM و غیره.

شکل 7.2.1 بلوک دیاگرام یک سیستم چند کانالی (MCS) با تقسیم زمانی کانال ها (TDC) را نشان می دهد که در آن نشان داده شده است:

M - مدولاتور، PB - بلوک میانی، GI - مولد پالس، ST - شمارنده، DS - رمزگشا، GN - ژنراتور حامل، PRD - فرستنده، LS - خط ارتباط، IP - منبع تداخل، PRM - گیرنده، D - آشکارساز، VSI - استخراج کننده پالس همگام، AND - مدار تصادفی.

شکل 7.2.1. بلوک دیاگرام یک سیستم تقسیم زمان چند کانالی

بلوک های TI، ST، DS خط توزیع RL را تشکیل می دهند که با یک خط نقطه چین مشخص شده است.

اولین پالس GI در اولین ضربه DS ظاهر می شود، دوم - در دوم، و غیره، پالس N - در N (آخرین). پالس بعدی N + 1 دوباره در اولین ورودی DS ظاهر می شود و سپس فرآیند تکرار می شود. در شیرهای DS، توالی های دوره ای از پالس ها تشکیل می شوند که در زمان نسبت به یکدیگر جابجا می شوند. اولین دنباله پالس ها به ورودی کنترلی شکل دهنده پالس ساعت FSI می رسد، بقیه - در ورودی های مدولاتورهای کانال M (مرحله اول مدولاسیون). ورودی‌های دوم آنها سیگنال‌های اطلاعات ارسالی را دریافت می‌کنند که پالس‌های فرکانس بالا را از DS با توجه به یکی از پارامترهای خود (دامنه، مدت و غیره) تعدیل می‌کنند.

اصل عملکرد مدار ارائه شده توسط نمودارهای زمان بندی (شکل 7.2.2 a-d) برای مورد AIM در مدولاتورهای کانال Mi نشان داده شده است.

شکل 7.2.2. نمودار زمان بندی عملکرد مدار ISS با VRK

دومی نمونه‌برهای ساخته شده روی مدارهای کلیدی یا مالتی پلکسرها هستند. اجازه دهید ابتدا مدولاتورهای AIM را روی کلیدها در نظر بگیریم که تعداد آنها N = 4 است. علاوه بر این، اولین کانال برای پالس همگام سازی و سه کانال دیگر برای سیگنال های اطلاعاتی اختصاص داده شده است. سیگنال همگام سازی SS در برخی پارامترها، به عنوان مثال، مدت یا دامنه، با پالس های اطلاعاتی متفاوت است. اولین پالس از GI (شکل 7.2.2 d) اولین کلید را باز می کند، یک CC در خروجی آن تشکیل می دهد، پالس دوم - کلید دوم و قسمت مربوطه از سیگنال کانال اول را به خروجی خود، پالس سوم - بخشی از سیگنال کانال دوم و به همین ترتیب تا پالس چهارم. پالس پنجم دوباره CC و غیره را تشکیل می دهد. از آنجایی که خروجی های همه سوئیچ ها به صورت موازی به یکدیگر متصل هستند، سیگنال کل (گروهی) از پالس هایی تشکیل شده است که در زمان با هم همپوشانی ندارند. در این حالت گفته می شود که کانال ها به موقع فشرده می شوند. سپس، سیگنال گروه (شکل 7.2.2 e)، پس از تقویت در بلوک PB، به عنوان سیگنال مدولاسیون به مرحله مدولاسیون دوم M عرضه می شود، پس از آن در بلوک PRD تقویت شده و به سمت گیرنده عرضه می شود. از طریق خط ارتباطی

در عمل، اغلب این AIM نیست که استفاده می شود، بلکه PCM است که شامل AIM است. عملیات PCM باقی مانده (کوانتیزه کردن بر اساس سطح، کدگذاری) باید در بلوک PB انجام شود.

در سمت دریافت، سیگنال از خط وارد RRM می شود، جایی که فیلتر می شود، تقویت می شود و سپس در بلوک D شناسایی می شود (شکل 12.5 را ببینید) تا سیگنال گروهی به دست آید (شکل 7.2.2 e را ببینید). اگر از AIM در کانال ها استفاده شود، سیگنال گروه، پس از تقویت در بلوک PB، بلافاصله به برخی از ورودی های تمام مدارهای تصادفی ارسال می شود و به ورودی های دیگر که پالس های سیگنال همگام سازی CC عرضه می شود (شکل 7.2) ارسال می شود. 0.2 گرم) از خروجی توزیع کننده RL. عملکرد دومی مانند سمت فرستنده است، با این تفاوت که GI توسط پالس های SI جدا شده از سیگنال گروه هماهنگ می شود. هر مدار تطبیق AND برای مدت زمانی که توسط طول پالس توزیع کننده تعیین می شود باز می شود و سیگنال کانال خود را به خروجی خود ارسال می کند. در طرح های I و VRK انجام می شود (شکل 7.2.2 h-j). در خروجی هر مداری یک فیلتر پایین گذر وجود دارد که عملکردهای مرحله دوم دمودولاسیون را انجام می دهد و سیگنال AIM را به سیگنال آنالوگ ارسالی تبدیل می کند. اگر سیگنال های کانال دیجیتال هستند (با PCM)، پس رمزگشایی باید در بلوک PB گیرنده انجام شود و PCM را به AIM تبدیل کند. سپس، سیگنال گروه از AIM به روشی که در بالا توضیح داده شد جدا می شود.

مدارهای گیرنده AND به عنوان فیلتر یا سوئیچ پارامتری موقت عمل می کنند.

با VRC، تداخل متقابل نیز رخ می دهد که به دو دلیل ایجاد می شود: اعوجاج خطی و همگام سازی ناقص. در واقع، هنگامی که طیف پالس ها محدود است (اعوجاج خطی)، جلوی آنها "از بین می رود" و پالس های یک کانال بر روی پالس های کانال دیگر قرار می گیرند، که همان چیزی است که تداخل گذرا ایجاد می کند. برای کاهش سطح آنها، فواصل محافظ معرفی می شوند که با مقداری گسترش طیف سیگنال مطابقت دارد.

راندمان استفاده از طیف فرکانس با VRK عملا (نه از لحاظ نظری) بدتر از FDC است: با افزایش تعداد کانال ها، باند فرکانس افزایش می یابد. اما با VRK هیچ تداخلی با منشا غیر خطی وجود ندارد و تجهیزات بسیار ساده تر است و ضریب پیک سیگنال نسبت به FRK کمتر است. مزیت قابل توجه VRK ایمنی بالای نویز روش های انتقال پالسی (PCM، FIM و غیره) است.

با VRC، انتخاب کانال ها در سمت گیرنده بدون هیچ محدودیتی در کیفیت آنها آسان است. این تجهیزات از نظر اندازه و وزن کوچک هستند که به دلیل استفاده گسترده از مدارهای مجتمع، عناصر فناوری رایانه دیجیتال و ریزپردازنده ها است.

نقطه ضعف اصلی TRC نیاز به اطمینان از همگام سازی طرف های فرستنده و گیرنده سیستم انتقال است.

توجه داشته باشید که با TRC، سیگنال های کانال متعامد به یکدیگر هستند، زیرا در زمان همپوشانی ندارند. این بدان معنی است که هنگام انتقال آنها می توان از تقسیم فاز کانال ها (PDCD) نیز استفاده کرد. یک مثال از این می‌تواند انتقال سیگنال‌های دیجیتال با یک باند، کلید زدن حداقل تغییر فرکانس و غیره باشد.

درس 6 روش های تقسیم کد

(چند پلکسی و دسترسی چندگانه)؛ پاصل و مشخصات اصلی CDMA ; طیف گسترش مستقیم؛ مترچند کاناله گسترش طیف; گسترش طیف با پرش فرکانس؛ گسترش طیف با پرش فرکانس؛ پترتیبی که داده های صوتی از طریق ایستگاه تلفن همراه می گذرد تا زمانی که روی آنتن ارسال شود; اوه تکامل سیستم های ارتباط سلولی با استفاده از فناوری CDMA.

6.1 طبقه بندی سیستم های انتقال با استفاده از یک منبع واحد

هر سیگنالی یک باند فرکانسی مشخص را اشغال می کند، برای مدتی وجود دارد، انرژی محدودی دارد و در منطقه خاصی از فضا منتشر می شود. مطابق با این، چهار نوع منبع کانال متمایز می شود: فرکانس، زمان، انرژی و فضایی.

مشکل استفاده کارآمد از منبع کانال مشترک به دلیل نیاز به اطمینان از ارتباط در شرایط ناهموار و غیرقابل پیش بینی تقاضاهای مصرف کننده در طول زمان تشدید شده است. هنگام تصمیم گیریاین مشکلات، چندگانه سازی و روش های دسترسی چندگانه استفاده می شود. مفاهیم "چند پلکسی" و "دسترسی چندگانه" از این جهت مشابه هستند که شامل توزیع یک منبع بین کاربران می شوند. در عین حال، تفاوت های قابل توجهی بین آنها وجود دارد.در مالتی پلکس کردنمنبع کانال ارتباطی از طریق توزیع می شودتجهیزات پایانه مشترک، تشکیل سیگنال گروه S Σ (t) . در دسترسی چندگانه, S Σ (t) در نتیجه شکل می گیرداضافه شدن سیگنالکاربران به طور مستقیمدر کانال (شکل 6.1 ). در این تصویرمنبع پیام، PRD - فرستنده، PRM - گیرنده، گیرنده پیام PS). دسترسی چندگانه برای کانال های ماهواره ای، کانال های رادیویی و کانال های ارتباطی سیار معمول است.

شکل 6.1 سیستم انتقال دسترسی چندگانه

م مالتی پلکس بر اساس سخت افزار رایج است،آ دسترسی چندگانه (MA) از رویه های خاص (پروتکل) استفاده می کند که با استفاده از نرم افزار ذخیره شده در حافظه هر ترمینال پیاده سازی شده است. روی برنج unke 6. 2 روش های چندگانه سازی را ارائه می دهد.

در بیشتر موارد برایمالتی پلکس کردنکانال، منبع پیام یک سیگنال خاص به نام سیگنال کانال اختصاص داده می شود. سیگنال های کانال مدوله شده با پیام ترکیب می شوند تا یک سیگنال گروهی را تشکیل دهند S gr(t) . اگر عملیات اتحاد خطی باشد، پس S gr (t) = S Σ (t) . یک سیگنال گروه خطی خواهد بود. به عنوان یک قاعده، با جمع خطی سیگنال های کانال مدوله شده تشکیل می شود.

شکل 6. 2 - روش های مالتی پلکسینگ

در سیستم های به اصطلاح مالتی پلکس رامان، یک سیگنال گروهی از طریق یک پردازش منطقی (غیرخطی) خاص تولید می شود که در نتیجه هر عنصر سیگنال تولید شده اطلاعات (ترکیبی از نمادها) را از تمام IC ها نمایش می دهد. نمونه کلاسیک چنین سیستمی سیستم تلگراف دو فرکانس است. چهار فرکانس برای انتقال چهار ترکیب از نمادها در دو کانال استفاده می شود: f 1 00، f 2 01، f 3 10، f 4 11.

دستگاه جداسازی سیگنال گروه خطی S Σ(t) مجموعه ای از مدارهای انتخابی خطی است که هر یک فقط سیگنال کانال خود را انتخاب می کند و در حالت ایده آل، اصلاً به سیگنال های کانال دیگر واکنش نشان نمی دهد. برای دستیابی به چنین جداسازی ایده آل، لازم و کافی است که سیگنال های کانال مدوله شده مجموعه ای از سیگنال های مستقل خطی را تشکیل دهند. معمولاً از مجموعه سیگنال های متعامد به عنوان سیگنال استفاده می شود.

در کلاس مالتی پلکس خطی، بر اساس نوع ویژگی متمایز سیگنال کانال، بین تقسیم زمانی کانال ها (TCD)، تقسیم فرکانس (FCD) و تقسیم کانال بر اساس شکل سیگنال ها که به آن تقسیم کد می گویند، تمایز قائل می شود. کانال ها (CDC). به جای اصطلاح "جداسازی" از اصطلاح "تراکم" نیز استفاده می شود. با PRK باند فرکانسی کانال مشترک استΔ f به چند نوار باریک تقسیم می شودΔfi که هر کدام یک کانال آی سی را تشکیل می دهند. با VRK، کل نوارΔ f به طور متناوب در فواصل زمانی معین به منابع مختلف برای انتقال پیام ارائه می شود. با QKD، هیچ تقسیم کانال مشترک بین آی سی ها چه از نظر فرکانس و چه از نظر زمان وجود ندارد. سیگنال‌های کانال آی‌سی‌های مختلف که از نظر زمان و فرکانس همپوشانی دارند، به دلیل تفاوت در شکل، متعامد باقی می‌مانند که جدایی آنها را تضمین می‌کند.

گزینه هایی برای ترکیب این روش ها امکان پذیر است. بنابراین، در ارتباطات سیار به عنوان یک روشدسترسی چندگانهترکیبات PRK و VRK، VRK و KKK به طور گسترده استفاده می شود. در ترکیب اول، هر کانال فرکانس برای بازه های زمانی مشخص در اختیار چند کاربر قرار می گیرد. برای ترکیب دوم در باند فرکانسΔ f کانال های تقسیم زمانی را تشکیل دهید که بر اساس اصول QKD در اختیار چندین کاربر قرار می گیرد.

هنگام سازماندهی انتقال اطلاعات چند کانالی، سیگنال های کانال را می توان به روشی از پیش تعیین شده بین منابع پیام توزیع کرد. به این نوع آب بند، آب بند کانال ثابت می گویند. سیستم انتقال چند کانال مربوطه نیز یک سیستم با نامیده می شودکانال های ثابت. همچنین زمانی که سیگنال های کانال از قبل بین منابع توزیع نشده اند، اما در صورت نیاز به هر منبع اختصاص داده می شوند، امکان سازماندهی انتقال اطلاعات چند کانالی وجود دارد. به این نوع مهر و موم سیل با می گویندکانال های شل. بدیهی است برای جداسازی مناسب کانال در سیستم هایی با کانال های غیر متصل، لازم است به نحوی اطلاعات آدرس به سمت گیرنده مخابره شود.

مفاهیم و تعاریف اساسی معرفی شده برایچند کاناله سیستم ها برای سیستم ها نیز قابل اجرا هستنددسترسی چندگانه(MD) . تا به امروز، تعداد زیادی از روش های مختلف MD مطالعه و پیشنهاد شده است. آنها در نحوه تخصیص منبع کانال جمعی (ثابت یا پویا)، ماهیت فرآیندهای تصمیم گیری (متمرکز یا توزیع شده)، و میزان سازگاری حالت دسترسی با شرایط متغیر متفاوت هستند.

دسترسی چندگانه برای کانال های ماهواره ای (در این مورد از اصطلاح "دسترسی چندگانه" استفاده می شود)، کانال های رادیویی (ارتباطات رادیویی بسته)، کانال های ارتباطی سیار و همچنین برای خطوط تلفن چند نقطه ای، شبکه های محلی معمول است.

همه روش‌های MD موجود را می‌توان گروه‌بندی کرد و روش مدیریت توزیع منبع کانال مشترک را می‌توان به عنوان مبنای طبقه‌بندی انتخاب کرد.درس 6. 3).

شکل 6. 3 - روش های دسترسی چندگانه

پروتکل های دسترسی تصادفیبا MD تصادفی، کل منبع کانال ارتباطی به عنوان یک کانال نشان داده می شود که دسترسی به آن به طور تصادفی رخ می دهد، در نتیجه برخورد بسته های اطلاعات ارسال شده امکان پذیر است. از خبرنگاران خواسته می شود برای حل تعارض، دنباله خاصی از اقدامات را انجام دهند. هر کاربر می تواند بدون نیاز به مذاکره صریح با سایر کاربران، داده ها را در صورت نیاز به کانال منتقل کند. وجود بازخورد به خبرنگاران در حال تعامل اجازه می دهد تا عبور اطلاعات ارسال شده را کنترل کنند.

دو گزینه ممکن برای اجرای استراتژی دسترسی تصادفی وجود دارد: بدون سنجش حامل و با سنجش حامل.

دسترسی تصادفیبدون سنجش حاملاین است که در صورت نیاز به انتقال داده ها، پایانه کاربر بلافاصله شروع به ارسال بسته ها می کند. از آنجایی که بسته ها بدون همگام سازی با یکدیگر منتقل می شوند، ممکن است همپوشانی داشته باشند که باعث تداخل متقابل می شود. هنگامی که چنین درگیری رخ می دهد، که توسط یک سیگنال بازخورد تایید می شود، پایانه ها انتقال بسته های خراب را تکرار می کنند. برای جلوگیری از تکرار تداخل، فواصل زمانی قبل از شروع ارسال مجدد در هر پایانه به طور تصادفی انتخاب می شود.

دسترسی تصادفیبا حس حاملتوانایی کنترل انتقال اطلاعات توسط سایر خبرنگاران را بر عهده می گیرد. در غیاب انتقال داده ها، شکاف های زمانی خالی برای انتقال اطلاعات موجود است. در صورت برخورد، کاربران ارسال بسته ها را برای مدتی به تاخیر می اندازندΔt . در حال حاضر دو نوع پروتکل وجود دارد:ماندگار و ناپایدار. با این تفاوت که در حالت اول، کاربران اجسام متحرک، با تشخیص برخورد، بلافاصله و در حالت دوم، پس از یک فاصله زمانی معین، انتقال را آغاز می کنند.

پروتکل های تخصیص منابع ثابتکانال ها توزیع ایستا منبع کانال را بین کاربران فراهم می کنند. معمولی ترین نمایندگان این نوع پروتکل ها دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس (FDMA)، دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA)، دسترسی چندگانه تقسیم کد (CDMA) هستند.

تخصیص ثابت یک منبع کانال نمی تواند نیازهای متغیر کاربران شبکه را برآورده کند. کنترل های محکمی دارد

مواد و روش ها تکالیف منابع بر اساس تقاضابه شما امکان می دهد از معایب ذاتی روش های فوق خلاص شوید، اما نیاز به اطلاعات دقیق و واضح در مورد نیازهای کاربران شبکه دارید. بر اساس ماهیت فرآیندهای تصمیم گیری، روش های تخصیص یک منبع بر اساس تقاضا به دو دسته تقسیم می شوندمتمرکزو توزیع شد.

متمرکزروش های تخصیص منابع بر اساس تقاضا با وجود درخواست هایی برای انتقال از پایانه های منبع پیام مشخص می شود. تصمیم برای تهیه منبع توسط ایستگاه مرکزی گرفته می شود. پروتکل های مربوطه با وجود کانال های رزرو که به طور صلب به هر جسم متحرک اختصاص داده شده اند و وجود یک ایستگاه کنترل مرکزی متمایز می شوند. پروتکل ها با نرخ استفاده بالا از ظرفیت ایستگاه پایه مشخص می شوند، اما برای اختلال در عملکرد سیستم کنترل بسیار مهم هستند.

توزیع شده است روش‌های تخصیص یک منبع بر اساس تقاضا از این جهت متفاوت است که همه کاربران بدون توسل به کمک ایستگاه مرکزی عملیات مشابهی را انجام می‌دهند و از اطلاعات خدمات اضافی که با یکدیگر مبادله می‌شوند استفاده می‌کنند. همه الگوریتم های کنترل توزیع شده نیاز به تبادل اطلاعات کنترلی بین کاربران دارند. پروتکل ها با تخصیص صلب کانال های رزرو به یک شی متحرک مشخص می شوند. علاوه بر این، هر شی یک جدول برای اختصاص کانال های درخواست دارد، بنابراین، هر شی متحرک در هر زمان اطلاعاتی در مورد وضعیت کل شبکه دارد.

ترکیب شدهمواد و روش ها ترکیبی از روش‌های تخصیص منابع قبلی هستند و استراتژی‌هایی را پیاده‌سازی می‌کنند که در آن انتخاب روش برای کاربران مختلف تطبیق‌پذیر است تا ویژگی‌های منبع کانال مورد استفاده را به دست آورد که نزدیک به بهینه است. به عنوان یک قاعده، ضریب استفاده از ظرفیت کانال به عنوان یک معیار بهینه در نظر گرفته می شود. بر اساس پروتکل هایی از این نوع، پارامترها با شرایط خاص در شبکه تنظیم می شوند.

بنابراین، هر یک از روش های در نظر گرفته شده توزیع منابع دارای مزایا و معایبی است. در عمل، توصیه می شود که کل مجموعه روش ها را داشته باشید و تحت تغییرات خاصی در شرایط عملیاتی، یک انتقال تطبیقی ​​از یک روش به روش دیگر انجام دهید.

6.2 اصل و مشخصات اصلی CDMA

محبوب اصل عملکرد سیستم های ارتباط سلولی (CCS) با تقسیم کد کانال ها را می توان به صورت زیر توضیح داد.مثال برای آنها آه . فرض کنید شما نشسته ایداتاق انتظار ایستگاه. هر کدام با یک عکس کوتاه دو نفر هستند یکی از زوج ها به زبان انگلیسی، دیگری به زبان روسی، سومی به آلمانی و غیره با یکدیگر صحبت می کنند.بنابراین در سالن همه همزمان صحبت می کنند V یک محدوده فرکانس (گفتار از 3 کیلوهرتز تا 20 کیلوهرتز)، در حالی که شما با حریف خود صحبت می کنید، فقط او را می فهمید، اما همه را می شنوید.

اصول تقسیم کد کانال های ارتباطی CDMAمبتنی بر استفاده از سیگنال‌های باند پهن (WBS) است که پهنای باند آن به طور قابل‌توجهی از باند فرکانسی مورد نیاز برای انتقال پیام معمولی فراتر می‌رود، به عنوان مثال، در سیستم‌های تقسیم فرکانس باند باریک (FDMA). ویژگی اصلی ShPS استپایه سیگنال، به عنوان حاصلضرب عرض طیف آن تعریف می شوداف برای مدت آنتی :

B=F*T

در نتیجه ضرب سیگنال یک منبع نویز شبه تصادفی با یک سیگنال اطلاعاتی، انرژی دومی در یک باند فرکانس گسترده توزیع می شود، یعنی طیف آن گسترش می یابد. در دستگاه های رادیویی ساخته شده استایکس با استفاده از فناوری طیف گسترده(گسترش طیف)،گسترش طیف سیگنال ارسالی با استفاده از یک دنباله شبه تصادفی (Pseudorandom Number، PN) انجام می شود که الگوریتم توزیع را مشخص می کند.هر دستگاه دریافت کننده باید دنباله کدگذاری را برای رمزگشایی یک پیام بداند. دستگاه هایی با PN های مختلف در واقع یکدیگر را نمی شنوند. از آنجایی که قدرت سیگنال در یک باند گسترده توزیع می شود، سیگنال به خودی خود در نویز "مخفی" است و از نظر ویژگی های طیفی آن نیز شبیه نویز در یک کانال رادیویی است.

روش انتقال پهنای باند به طور مفصل توسط K. Shannon توضیح داده شد که مفهوم ظرفیت کانال را معرفی کرد و ارتباط بین توانایی انجام انتقال بدون خطا اطلاعات از طریق یک کانال با نسبت سیگنال به نویز معین و باند فرکانس اختصاص داده شده برای انتقال اطلاعات برای هر نسبت سیگنال به نویز معین، با افزایش پهنای باند فرکانس تخصیص داده شده برای انتقال اطلاعات، نرخ خطای انتقال کم به دست می آید.

در سیستم های ارتباطی دیجیتال که اطلاعات را به صورت نمادهای باینری انتقال می دهند، مدت زمان BPS استتی و سرعت انتقال پیامبا مرتبط با رابطه T = 1/C . بنابراین پایه سیگنال B = F/C گسترش طیف ShPS را مشخص می کند (S shps ) نسبت به طیف پیام.عرض طیف با حداقل مدت پالس تعیین می شود ( t 0)، یعنی F = 1/t 0 و B = T/t 0 = F/Δ f (Δ f عرض طیف سیگنال اطلاعاتی).

گسترش طیف فرکانس پیام‌های دیجیتال ارسالی می‌تواند با استفاده از روش‌های مختلف و/یا ترکیب آنها انجام شود. بیایید موارد اصلی را فهرست کنیم:

1. گسترش مستقیم طیف فرکانس ( DSSS-CDMA)؛
2. با طیف گسترده چند کاناله(MC-CDMA)
3. تغییر ناگهانی در فرکانس حامل ( FHSS-CDMA).

6. 3 طیف پخش مستقیم - DSSS (طیف پخش توالی مستقیم)

کانال های ترافیکی با این روش تقسیم محیط توسط اپلیکیشن ها ایجاد می شوندخوردن سیگنال رادیویی با کد مدوله شده باند پهنشبیه سر و صدا سیگنال ارسال شده به کانال مشترک سایر فرستنده های مشابه، در یک محدوده فرکانس وسیع. در نتیجه عملکرد چندین فرستنده، هوا در این محدوده فرکانسی حتی بیشتر شبیه نویز می شود. هر فرستنده سیگنال را با استفاده از یک عدد عددی جداگانه که در حال حاضر به هر کاربر اختصاص داده شده است، تعدیل می کند.کد ، گیرنده ای که روی یک کد مشابه پیکربندی شده است، شماسیگنال رادیویی را از کل تقسیم می کند بخشی که برای این گیرنده در نظر گرفته شده است. صراحتاً غایب استموقت یا فرکانس جداسازی کانال، هر مشترک دائماً از کل عرض کانال استفاده می کند، سیگنالی را به یک محدوده فرکانس مشترک ارسال می کند و سیگنالی را از یک محدوده فرکانس مشترک دریافت می کند. در عین حال، کانال های دریافت و انتقال باند پهن در محدوده فرکانسی متفاوتی هستند و تداخلی با یکدیگر ندارند. باند فرکانسی یک کانال بسیار وسیع است،گفتگو مشترکین با یکدیگر همپوشانی دارند، اما از آنجایی که کدهای مدولاسیون سیگنال آنها متفاوت است، می توان آنها را با سخت افزار و نرم افزار گیرنده متمایز کرد.

تکنیک گسترش طیفبه شما امکان می دهد با حفظ قدرت سیگنال یکسان، توان عملیاتی را افزایش دهید. داده های ارسال شده با یک سیگنال شبه تصادفی سریعتر و نویز مانند با استفاده از یک عملیات OR منحصر به فرد متقابلا ترکیب می شوند.(xor مدول اضافه 2) (شکل 6.4). سیگنال داده با عرض پالس Tb با استفاده از عملیات OR ترکیب شده است(ماژول 2 اضافه شد)با یک کد سیگنال که مدت زمان پالس آن برابر است T c (عرض پهنای باندمتناسب 1/T، جایی که T - زمان انتقال یک بیت)، بنابراین پهنای باند سیگنال داده برابر است 1/ ت ب، الف پهنای باند سیگنال دریافتی برابر است با 1/ T c. از آنجایی که T c بسیار کمتر از T b است ، پهنای باند سیگنال دریافتی بسیار بیشتر از سیگنال داده ارسالی اصلی است. اندازه T b / T c پایه سیگنال است و تا حدی حد بالایی را در تعداد کاربرانی که توسط ایستگاه پایه پشتیبانی می شوند در یک زمان تعیین می کندبه طور موقت .

شکل 6.4 کدگذاری سیگنال گسسته (دامنه زمان)

در با استفاده از روش DSSS-CDMA سیگنال باند باریک (شکل. unok 6.5 ) در یک دنباله شبه تصادفی (PSR) با دوره تکرار ضرب می شود T، از جمله N مدت زمان توالی بیتبه هر در این حالت، پایه SPS از نظر عددی برابر با تعداد عناصر PSP است B = N * t 0 / t 0 = N .

طراحی 6.5 دیاگرام بلوک کدگذاری و طیف سیگنال

بنابراین، برای تغییر فاز حاملبا دستکاری فازیک جریان بیت سریع استفاده می شود. این باند با افزایش سرعت انتقال داده (افزایش تعداد بیت های ارسالی) به طور مصنوعی گسترش می یابد.این کار با جایگزینی هر بیت اطلاعات با یک انفجار ده بیتی یا بیشتر انجام می شود، به نام "تراشه". در همان زمان، باند فرکانس به طور متناسب گسترش می یابد. چنین توالی بیتی نامیده می شودنویز مانند یا PN. این دنباله‌های دوتایی به‌طور خاص به‌گونه‌ای تولید می‌شوند که شامل تعداد تقریباً مساوی صفر و یک هستند. هر یک از بیت های صفر جریان اطلاعات با یک کد PN و بیت های صفر با یک کد PN معکوس جایگزین می شوند. این مدولاسیونتماس گرفت مدولاسیون با وارونگی بیت این اختلاط منجر به یک سیگنال PN می شود. در همبسته، یک کد PN غیر معکوس که دقیقاً با کد PN محلی مطابقت دارد، کمی اطلاعات تولید می‌کند. 0 ". در همان زمان، دنباله مربوط به " 1 "، منجر به تکمیل می شودهمبستگی ، از آنجایی که برای این بیت اطلاعات کد PN معکوس است. بنابراین، همبسته یک جریان از یک ها برای دنباله PN معکوس و یک جریان صفر برای یک غیر وارونه تولید می کند که به معنای بازیابی اطلاعات ارسال شده است. گاهی اوقات از یک تغییر فاز 180 درجه ای برای انتقال جریان بیت حاصل استفاده می شود که به آن کلید زنی باینری فاز (BPSK) می گویند. یا (اغلب) انتقال توسط کلیدهای تغییر فاز چهارگانه (QPSK) اجرا می شود، یعنی دو بیت (عددی از 0 تا 4) که توسط چهار شیفت فاز مختلف فرکانس حامل کدگذاری می شوند، به طور همزمان ارسال می شوند. فرستنده ای با یک کد PN نمی تواند دقیقا همان باندهای جانبی (مولفه های طیفی) فرستنده دیگر را با استفاده از کد PN متفاوت تولید کند.

دریافت ShPS توسط گیرنده بهینه، که برای سیگنال از کف انجام می شود ness با استفاده از پارامترهای شناخته شده انتگرال همبستگی را محاسبه می کند

z =∫ x (t) u (t) dt،

جایی که x(t) - سیگنال ورودی که مجموع سیگنال مفید است u(t) و نویز n(t) (در مورد نویز سفید). سپس مقدار z در مقایسه با آستانهز . مقدار انتگرال همبستگی با استفاده از یک همبسته یا یک فیلتر همسان پیدا می شود. همبسته طیف سیگنال ورودی باند پهن را با ضرب آن در یک کپی مرجع فشرده می کند. u(t) به دنبال آن فیلتر، که منجر به بهبود نسبت سیگنال به نویز در خروجی همبسته می شود.که در بار نسبت به ورودی

افزایش حاصل در نسبت سیگنال به نویز در خروجی گیرنده تابعی از نسبت پهنای باند سیگنال باند پهن و باند پایه است: هر چه گستردگی طیف بیشتر باشد، بهره بیشتر می شود. در حوزه زمان، این تابعی از نسبت نرخ انتقال جریان دیجیتال در کانال رادیویی به نرخ انتقال سیگنال اطلاعات پایه است. برای استاندارد IS-95(استاندارد اول CDMA) نسبت 128 استبار، یا 21 دسی بل. این به سیستم اجازه می دهد تا در سطحی از تداخل کار کند که 18 دسی بل از سطح سیگنال مفید فراتر می رود، زیرا پردازش سیگنال در خروجی گیرنده نیاز دارد که سطح سیگنال تنها 3 دسی بل از سطح تداخل فراتر رود. در شرایط واقعی، سطح تداخل بسیار کمتر است. علاوه بر این، گسترش طیف سیگنال (تا 1.23 مگاهرتز) را می توان به عنوان یک کاربرد روش های دریافت تنوع فرکانس در نظر گرفت. سیگنالی که در یک مسیر رادیویی منتشر می شود به دلیل ماهیت چند مسیری انتشار در معرض محو شدن است. در حوزه فرکانس، این پدیده را می توان به عنوان اثر یک فیلتر ناچ با پهنای باند ناچ متغیر (معمولاً بیش از 300 کیلوهرتز) نشان داد. در استاندارد AMPS(استاندارد تلفن همراه آنالوگ)این مربوط به سرکوب ده کانال است و در سیستم CDMA فقط حدود 25٪ از طیف سیگنال سرکوب می شود که هیچ مشکل خاصی در بازیابی سیگنال در گیرنده ایجاد نمی کند.(شکل 6.6). در استاندارد AMPS پهنای باند یک کانال 30 کیلوهرتز، اینچ GSM 200 کیلوهرتز).

شکل 6.6 - تاثیر تداخل باند باریک (الف) و محو شدن (ب) روی سیگنال باند پهن.

یکی از ویژگی های بسیار مفید دستگاه های DSSS این است که به دلیل سطح توان بسیار پایین آنها،خود آنها عملا هستندبا دستگاه های رادیویی معمولی تداخل نداشته باشید(قدرت باند باریک بالا)، زیرا این دومی ها سیگنال پهن باند را برای نویز در محدوده قابل قبول می گیرند.از طرف دیگر - دستگاه های معمولی با دستگاه های باند پهن تداخلی ندارند، زیرا سیگنال های پرقدرت آنها فقط در کانال باریک خود "نویز" دارند و نمی توانند کل سیگنال پهنای باند را خاموش کنند. مثل این است که نامه ای که در اندازه بزرگ نوشته شده است با یک مداد نازک با یک قلم نمدی ضخیم سایه زده شده است - اگر ضربه ها در یک ردیف نباشند، می توانیم نامه را بخوانیم.

در نتیجه می توان گفت که استفاده از فناوری های باند پهن امکان استفاده از همان بخش از طیف رادیویی را فراهم می کند.دو برابر - دستگاه های باریک باریک معمولی و "در بالای آنها" - پهنای باند.

به طور خلاصه، ممکن است موارد زیر را برجسته کنیدمهم ویژگی های فناوری ShPS، حداقل برای روش توالی مستقیم:

پ ایمنی سر و صدا;

کم اهمیت تداخل با دستگاه های دیگر;

به محرمانه بودن انتقالات;

اوه اقتصادی در تولید انبوه;

V امکان استفاده مجدد از همان قسمت از طیف.

6.4 چند کاناله گسترش طیف MC-CDMA (چند حامل)

این روش نوعی از DSSS است. در سال 1993، موسسه فناوری ارتباطات یک طرح اشتراک گذاری همزمان جدید را معرفی کرد. طرح پیشنهادی مزایای تکنیک DS-CDMA را با تقسیم فرکانس متعامد کارآمد چندپلکسی ترکیب می کند. OFDM ). طرح اشتراک گذاری جدید به عنوان CDMA چند فرکانس ( MC-CDMA) یا به عنوان OFDM-CDMA ، و با انعطاف پذیری و کارایی بالا در استفاده از محدوده فرکانس، قابل مقایسه با DS-CDMA مشخص می شود.

در سیستم MC-CDMA، بیت های پس از کدگذاری کانال به تبدیل می شوندچیپس با ضرب در دنباله کد جداسازی کاربر، که برای به حداقل رساندن تداخل بین مشترکین ضروری است. برای تولید این کدها از توابع والش متعامد استفاده می شود. ویژگی کلیدی سیستم MC-CDMA این است که تمام تراشه های مرتبط با یک بیت کد منتقل می شوندموازی در کانال های فرعی باند باریک، با استفاده از OFDM.

این را می توان با در نظر گرفتن این فناوری بر اساس استاندارد 802.11 به وضوح نشان داد(رادیو اترنت) . بیایید تصور کنیم که کل باند فرکانسی "عریض" به تعداد مشخصی از کانال های فرعی تقسیم می شود - (طبق استاندارد 802.11 - 11 کانال). هر بیت از اطلاعات ارسال شده، طبق یک الگوریتم خاص، به دنباله ای 11 بیتی تبدیل می شود؛ این 11 بیت به طور همزمان و به صورت موازی با استفاده از هر 11 کانال فرعی ارسال می شوند. پس از دریافت، دنباله بیت های دریافتی با استفاده از همان الگوریتم رمزگذاری رمزگشایی می شود. یک جفت گیرنده و فرستنده دیگر ممکن است از الگوریتم رمزگذاری-رمزگشایی متفاوتی استفاده کند و الگوریتم‌های متفاوت زیادی وجود داشته باشد.

نتیجه آشکار استفاده از این روش محافظت از اطلاعات ارسال شده در برابر استراق سمع است (گیرنده "خارجی" از الگوریتم متفاوتی استفاده می کند و قادر به رمزگشایی اطلاعات غیر از فرستنده خود نخواهد بود). اما یکی دیگر از ویژگی های روش توصیف شده مهم تر است. این در این واقعیت نهفته است که به لطف 11 برابرافزونگی نقل و انتقالات قابل انجام استسیگنال قدرت بسیار کم(در مقایسه با سطح قدرت سیگنال با استفاده از فناوری باند باریک معمولی)،بدون افزایش اندازه آنتن ها. در این حالت نسبت سطح سیگنال ارسالی به سطحسر و صدا ، (یعنی تداخل تصادفی یا عمدی)، به طوری که سیگنال ارسالی از قبل در نویز عمومی قابل تشخیص نیست. اما به لطف افزونگی 11 برابری، دستگاه دریافت کننده همچنان می تواند آن را تشخیص دهد. اینتقریباً مشابهدر 11 برگ نوشته شده است همان کلمه و برخیورق ها معلوم شد که با دست خط ناخوانا نوشته شده است، دیگران نیمه پاک شده یا روی یک تکه کاغذ سوخته بودند - اما با این حال، در بیشتر موارد، ما قادر خواهیم بود با مقایسه هر 11 نسخه مشخص کنیم که چه نوع کلمه ای است.

در این مرحله از باند فرکانسی 1 برای سیستم های MS-CDMA استفاده می شود, 25 مگاهرتز به 512 زیر حامل تقسیم شده است. آزمایش نشان داده است که نسبت به سیستم های DS-CDMA حساسیت کمتری نسبت به مشکل دور نزدیک دارند.

6.5 گسترش طیف پرش فرکانس

پرش فرکانس حاملروش سوم (شکل 6.7 ، با تنظیم سریع فرکانس خروجی سینت سایزر مطابق با قانون تشکیل یک دنباله شبه تصادفی (فرکانس) انجام می شود. CDMA طیف گسترده غیر فعال - FHSS-CDMA). هر فرکانس حامل و باندهای جانبی مرتبط با آن باید در پهنای باند تعیین شده توسط FCC باقی بمانند(کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده). تنها در صورتی که گیرنده مورد نظر، دنباله پرش فرکانس فرستنده را بداند، می‌تواند گیرنده آن جهش فرکانس را دنبال کند.

برنج درس 6.7 - گسترش طیف توسط پرش فرکانس حامل

هنگام رمزگذاری با استفاده از روش پرش فرکانس (FHSS)، کل باند فرکانسی اختصاص داده شده برای انتقال به تعدادی زیر کانال تقسیم می شود (طبق استاندارد 802.11، 79 مورد از این کانال ها وجود دارد). هر فرستنده در یک زمان فقط از یکی از این زیر کانال ها استفاده می کند و به طور منظم از یک زیر کانال به کانال دیگر می پرد. استاندارد 802.11 فرکانس چنین پرش هایی را ثابت نمی کند - می توان آن را در هر کشور متفاوت تنظیم کرد. این جهش ها به طور همزمان در فرستنده و گیرنده طبق یک توالی شبه تصادفی از پیش تعیین شده که برای هر دو شناخته شده است رخ می دهد. واضح است که بدون دانستن توالی سوئیچینگ، پذیرش انتقال نیز غیرممکن است.

یک جفت فرستنده و گیرنده دیگر از یک توالی پرش فرکانس متفاوت استفاده می کند که مستقل از اولی تنظیم شده است. چنین توالی‌هایی می‌توانند در یک باند فرکانسی و در یک ناحیه دید (در یک "سلول") وجود داشته باشند. واضح است که با افزایش تعداد ارسال‌های همزمان، احتمال برخورد نیز افزایش می‌یابد، زمانی که مثلاً دو فرستنده به طور همزمان به فرکانس شماره 45 هر کدام مطابق با توالی خود پریدند و یکدیگر را پارازیت کردند. برای مواردی که دو فرستنده سعی می کنند همزمان از فرکانس مشابه استفاده کنند، یک پروتکل وضوح تصادم ارائه می شود که در آن فرستنده سعی می کند داده ها را در فرکانس بعدی در دنباله مجددا ارسال کند.

6 . 6 شبکه های مبتنی بر CDMA

تاریخچه و احکام کلی

1991 - کوالکام پیش نویس استاندارد IS-95 را توسعه داد.

1993 - انجمن صنعت مخابرات (انجمن صنعت ارتباطات از راه دور TIA) نسخه پایه IS-95 را تایید کرد و در جولای 1993، کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده (FCC) فناوری سلولی دیجیتال کوالکام را به عنوان استاندارد IS-95 مبتنی بر CDMA به رسمیت شناخت.

1995 - بهره برداری از اولین سیستم ارتباطات تلفن همراه تجاریتوسط تکنولوژی CDMA IS-95 در هنگ کنگ.

شبکه ها و دستگاه های Code Division Multiple Access بر اساس استانداردهای توسعه یافته توسط TIA هستند. اصولاً اینها استانداردها هستند:

رابط رادیویی IS-95 CDMA. خدمات صوتی IS-96 CDMA.

ایستگاه سیار IS-97 CDMA;ایستگاه پایه IS-98 CDMA.

خدمات داده IS-99 CDMA.

بر اساس یک سری استانداردها، ایستگاه نسل دوم cdma One پیاده سازی شد. متعاقبا، این ایده ها در استاندارد نسل سوم سیستم پهنای باند CDMA - 2000 توسعه یافت.

خدمات اصلی: پ انتقال داده و صدا با سرعت های 9.6 کیلوبیت بر ثانیه، 4.8 کیلوبیت بر ثانیه، 2.4 کیلوبیت بر ثانیه; متر تلفن از راه دور; آر ouming (ملی و بین المللی); تماس منتظر؛ پ انتقال تماس (در صورت عدم پاسخگویی، در صورت اشغال); تماس کنفرانسی؛ و نشانگر انتظار تماس; پست صوتی؛ تی ارسال متن و دریافت پیام.

معماری شبکه

در شکل 6.8 یک بلوک دیاگرام کلی از شبکه رادیویی سیار سیار CDMA IS-95 ارائه شده است.

عناصر اصلی این شبکه (BTS، BSC، MSC، OMC) از نظر ترکیب با عناصر مورد استفاده در شبکه های سلولی با کانال های تقسیم زمانی (به عنوان مثال، GSM) منطبق است. تفاوت اصلی این است که شبکه CDMA IS-95 شامل دستگاه های ارزیابی کیفیت و انتخاب بلوک (SU Selector Unit) است. علاوه بر این، برای اجرای روش تحویل نرم بین ایستگاه های پایه که توسط کنترل کننده های مختلف (BSC) کنترل می شوند، خطوط انتقال بین SU و BSC (Inter BSC Soft handover) معرفی می شوند. مرکز سوئیچینگ موبایل (MSC) یک رمزگذار مبدل (تجهیزات ترانسفورماتور TCE) اضافه کرده است که نمونه‌های سیگنال گفتار و فرمت داده‌ها را از یک فرمت دیجیتال به دیگری تبدیل می‌کند.

سیستم CDMA کوالکام برای کار در محدوده فرکانس 800 مگاهرتز طراحی شده است.او با استفاده از روش گسترش مستقیم طیف فرکانس بر اساس استفاده از 64 نوع دنباله تشکیل شده بر اساس قانون توابع والش ساخته شده است. برای انتقال پیام های صوتی، یک دستگاه تبدیل گفتار با الگوریتم CELP با نرخ تبدیل 8000 bps (9600 bps در هر کانال) انتخاب شد. حالت های عملیاتی در سرعت های 4800، 2400، 1200 bps امکان پذیر است.

این استاندارد از پردازش جداگانه سیگنال های منعکس شده با تاخیرهای مختلف و اضافه وزنی بعدی آنها استفاده می کند که به طور قابل توجهی تأثیر منفی اثر چند مسیری را کاهش می دهد. هنگام پردازش پرتوها به طور جداگانه در هر کانال دریافت کننده روی پایهایستگاه ها 4 همبسته کار موازی و 3 همبسته در ایستگاه سیار استفاده می شود. وجود همبسته‌های عملیاتی موازی، اجرای یک حالت "تحویل رله" نرم را هنگام حرکت از سلولی به سلول دیگر ممکن می‌سازد.

شکل 6. 8 - معماری شبکه CDMA

حالت "تحویل" نرم از طریق کنترل یک ایستگاه سیار توسط دو یا چند ایستگاه پایه رخ می دهد. رمزگذار که بخشی از تجهیزات اصلی است، کیفیت دریافت سیگنال از دو ایستگاه پایه را به صورت متوالی فریم به فریم ارزیابی می کند. فرآیند انتخاب بهترین فریم منجر به این واقعیت می شود که سیگنال حاصل را می توان در فرآیند سوئیچینگ مداوم و متعاقب آن "چسباندن" فریم های دریافت شده توسط ایستگاه های پایه مختلف شرکت کننده در "انتقال رله" تولید کرد.

کانال های کنترل و ترافیک

در CDMA، کانال های انتقال از ایستگاه پایه به ایستگاه متحرک به جلو فراخوانی می شوند. کانال های ایستگاه پایه برای دریافت اطلاعات از موبایل معکوس نامیده می شوند. برای کانال برگشت، IS-95 باند فرکانسی را از 824 تا 849 مگاهرتز تعریف می کند. برای کانال فوروارد 869894 مگاهرتز. کانال های فوروارد و برگشتی با فرکانس 45 مگاهرتز از هم جدا می شوند. داده های کاربر در کانالی با پهنای باند 1.2288 مگابیت بر ثانیه بسته بندی و منتقل می شود. ظرفیت بار کانال مستقیم 128 اتصال تلفنی با سرعت ترافیک 9.6 کیلوبیت بر ثانیه. ترکیب کانال ها در CDMA در استاندارد IS-95 در نشان داده شده استشکل unke 6. 9.

استاندارد IS-95 از انواع مختلفی از مدولاسیون برای کانال های فوروارد و برگشت استفاده می کند. در کانال فوروارد، ایستگاه پایه به طور همزمان داده ها را به همه کاربران در سلول ارسال می کند و از کدهای مختلف برای هر کاربر برای جداسازی کانال ها استفاده می کند. سیگنال پایلوت نیز مخابره می شود و دارای سطح توان بالاتری است و به کاربران امکان همگام سازی را می دهد.داده ها

شکل 6. 9 - کانال های ترافیک و کنترل سیستم CDMA

در جهت معکوس، ایستگاه های سیار به صورت ناهمزمان (بدون استفاده از سیگنال پایلوت) پاسخ می دهند و سطح توانی که از هر ایستگاه متحرک به ایستگاه پایه می رسد یکسان است. این حالت به لطف مانیتورینگ برق و کنترل برق مشترکین تلفن همراه از طریق کانال سرویس امکان پذیر است.

کانال های مستقیم

داده ها در کانال ترافیک رو به جلو در یک قاب 20 میلی ثانیه ای گروه بندی می شوند. داده های کاربر، پس از از پیش کدگذاری و قالب بندی، برای تنظیم نرخ داده فعلی، که ممکن است متفاوت باشد، به هم متصل می شوند. سپس طیف سیگنال با ضرب در یکی از 64 دنباله شبه تصادفی (بر اساس توابع والش) به مقدار 1.2288 مگابیت بر ثانیه گسترش می یابد. به هر مشترک تلفن همراه یک PSP اختصاص داده می شود که با کمک آنهفتم داده های وی از داده های سایر مشترکین جدا می شود. متعامد بودن PRP با رمزگذاری همزمان همه کانال ها در سلول تضمین می شود (یعنی قطعات استفاده شده در هر زمان متعامد هستند). همانطور که قبلا ذکر شد، سیستم یک سیگنال (کد) پایلوت را ارسال می کند تا ترمینال تلفن همراه بتواند ویژگی های کانال را کنترل کند، مهرهای زمانی را دریافت کند، و همگام سازی فاز را برای تشخیص منسجم فراهم کند. برای همگام سازی شبکه جهانی، این سیستم همچنین از برچسب های رادیویی GPS استفاده می کندماهواره های (سیستم موقعیت جهانی).

ترکیب کانال های زنده

کانال پایلوت برای ایجاد هماهنگی اولیه، کنترل سطح سیگنال ایستگاه پایه در زمان، فرکانس و فاز و شناسایی ایستگاه پایه طراحی شده است.

کانال همگام سازی (SCH Synchronizing Channel) تضمین می کند که سطح انتشار سیگنال پایلوت و همچنین فاز توالی شبه تصادفی ایستگاه پایه حفظ می شود. کانال همگام سازی سیگنال های ساعت را با سرعت 1200 باود به پایانه های تلفن همراه ارسال می کند.

کانال پخش پیام کوتاه، کانال پیجینگ، برای تماس با یک ایستگاه تلفن همراه استفاده می شود. تعداد کانال تا 7 در هر سلول. پس از دریافت سیگنال تماس، ایستگاه سیار یک سیگنال تصدیق را به ایستگاه پایه ارسال می کند. پس از این، اطلاعات مربوط به برقراری ارتباط و اختصاص یک کانال ارتباطی از طریق کانال تماس پخش به ایستگاه تلفن همراه منتقل می شود. با 9600، 4800، 2400 باود کار می کند.

کانال ترافیک رو به جلو (FTCH Forward Traffic Channel) برای انتقال پیام های صوتی و داده و همچنین کنترل اطلاعات از ایستگاه پایه به تلفن همراه طراحی شده است. هر گونه اطلاعات کاربر را منتقل می کند.

CDMA از دو نوع کانال برای ارائه خدمات ارتباطی مختلف استفاده می کند. اولی اصلی و دومی اضافی نامیده می شود. خدمات ارائه شده از طریق این جفت کانال به طراحی ارتباطی بستگی دارد. کانال‌ها را می‌توان برای نوع خاصی از خدمات طراحی کرد و با اندازه‌های فریم مختلف کار کرد، با استفاده از هر مقدار سرعت از دو محدوده سرعت: RS-1 (1200، 2400، 4800 و 9600 bps) یا RS-2 (1800، 3600، 7200 و 14400 bps). سرعت دریافت به صورت خودکار تعیین و انتخاب می شود.

به هر کانال منطقی یک کد والش متفاوت، همانطور که در نشان داده شده است، اختصاص داده می شودبرنج انکه 6. 10 . در مجموع می توان 64 کانال منطقی در یک کانال فیزیکی وجود داشته باشد، زیرا تنها 64 دنباله والش وجود دارد که کانال های منطقی به آنها اختصاص داده شده است و طول هر یک از آنها 64 بیت است. از تمام 64 کانال:

1. اولین کد والش (W0)، که کانال آزمایشی مربوط به آن است، به کانال 1 اختصاص داده می شود.
2. به کانال بعدی سی و دومین کد والش (W32) اختصاص داده می شود، به هفت کانال بعدی نیز دنباله های والش خود (W1، W2، W3، W4، W5، W6، W7) اختصاص داده می شود که با کانال های فراخوان مطابقت دارد.
3. 55 کانال برای انتقال داده از طریق کانال ترافیک مستقیم در نظر گرفته شده است.

شکل 6. 10 - ساختار کانال مستقیم

ترکیب کانال های برگشتی

کانال دسترسی (ACH Access Channel) به ایستگاه سیار اجازه می دهد تا زمانی که ایستگاه تلفن همراه از کانال ترافیکی استفاده نمی کند، با ایستگاه پایه ارتباط برقرار کند. کانال دسترسی برای برقراری تماس ها و پاسخ به پیام های ارسال شده از طریق کانال صفحه بندی، دستورات و درخواست های ثبت شبکه استفاده می شود. کانال های دسترسی با کانال های تماس ترکیب می شوند (ترکیب می شوند).

کانال ترافیک معکوس (RTCH Reverse Traffic Channel) انتقال پیام های صوتی و اطلاعات کنترلی را از ایستگاه تلفن همراه به ایستگاه پایه فراهم می کند.

ویژگی های اصلیسیستم های

محدوده فرکانس انتقال MS	824.040 848.860 مگاهرتز
محدوده فرکانس انتقال BTS	869.040 893.970 مگاهرتز
ناپایداری نسبی فرکانس حامل BTS	+/- 5*10 -8
بی ثباتی نسبی فرکانس حامل MS	+/- 2,5*10 -6
نوع مدولاسیون فرکانس حامل	QPSK (BTS)، O-QPSK (MS)
عرض طیف سیگنال ساطع شده:- 3 دسی بل 40 دسی بل	1.25 مگاهرتز 1.50 مگاهرتز
فرکانس ساعت عملکرد PSP M	1.2288 مگاهرتز
تعداد کانال های BTS روی 1 فرکانس حامل	1 کانال آزمایشی 1 کانال همگام سازی کانال 7 نفره زنگ زدن 55 کانال ارتباطی
تعداد کانال های ام اس	1 کانال دسترسی 1 کانال ارتباطی
سرعت انتقال دادهدر کانال ها: - همگام سازی در کانال تماس و دسترسی شخصی در کانال های ارتباطی	1200 bps 9600، 4800 bps 9600، 4800، 2400، 1200 bps
کدنویسی در کانال های انتقال BTS	کد کانولوشن R=1/2، K=9
کدگذاری در کانال های انتقال MS	کد کانولوشن R=1/3، K=9
نسبت انرژی بیت اطلاعات مورد نیاز برای دریافت	6-7 دسی بل
حداکثر توان تابشی موثر BTS	50 وات
حداکثر توان تابشی موثر MS	6.3 1.0 وات

6.7 ترتیبی که داده های صوتی از ایستگاه تلفن همراه عبور می کند تا زمانی که روی آنتن ارسال شود

آر بیایید به بلوک دیاگرام کانال ترافیک معکوس نگاه کنیم(شکل 6.11) . این الگو در کانال های رو به جلو و معکوس تکرار می شود. بسته به اینکه کدام کانال در حال حاضر استفاده می شود، برخی از بلوک های این مدار حذف می شوند.

1. سیگنال گفتار وارد کدک گفتار می شود - در این مرحله سیگنال گفتار با استفاده از الگوریتم CELP دیجیتالی و فشرده می شود.

اصل این است. جریان داده سطر به سطر در ماتریس نوشته می شود. پس از پر شدن ماتریس، شروع کنیدانتقال آن توسط ستون ها در نتیجه، هنگامی که چند بیت از اطلاعات پشت سر هم بر روی هوا تحریف می شوند، با دریافت یک بسته خطا، که از ماتریس معکوس عبور می کند، به خطاهای منفرد تبدیل می شود.

شکل 6.11 - نمودار ساختاری کانال ترافیک برگشتی

4. سپس، سیگنال وارد بلوک رمزگذاری (از استراق سمع) می شود - یک ماسک (توالی) به طول 42 بیت روی اطلاعات قرار می گیرد. این ماسک مخفی است. در صورت رهگیری غیرمجاز داده ها در هوا، رمزگشایی سیگنال بدون اطلاع از ماسک غیرممکن است. روش شمارش تمام مقادیر ممکن موثر نیست زیرا هنگام تولید این ماسک، با عبور از تمام مقادیر ممکن، باید 8 را ایجاد کنید, ۷ تریلیون ماسک ۴۲ بیتی

5. بلوک ضرب کد والش - جریان داده های دیجیتال با دنباله ای از بیت های تولید شده توسط تابع والش ضرب می شود.

در این مرحله از رمزگذاری سیگنال، طیف فرکانس گسترش می یابد، یعنی. هر بیت از اطلاعات توسط یک دنباله ساخته شده با استفاده از تابع والش به طول 64 بیت کدگذاری می شود. که نرخ جریان داده در کانال 64 برابر افزایش می یابد. در نتیجه، در بلوک مدولاسیون سیگنال، سرعت دستکاری سیگنال افزایش می‌یابد، در نتیجه طیف فرکانس گسترش می‌یابد.

تابع Walsh همچنین مسئول فیلتر کردن اطلاعات غیر ضروری از سایر مشترکین است. در لحظه شروع جلسه ارتباط، فرکانس کاری که روی آن کار خواهد کرد و یک کانال منطقی (از 64 کانال ممکن) که توسط تابع Walsh تعیین می شود به مشترک اختصاص داده می شود. در لحظه دریافت، سیگنال در جهت مخالف از مدار عبور می کند. سیگنال دریافتی در دنباله کد والش ضرب می شود. بر اساس حاصل ضرب، انتگرال همبستگی محاسبه می شود.

اگر آستانه Z مقدار حد را برآورده کند، سیگنال متعلق به ما است. دنباله تابع والش متعامد است و خواص همبستگی و خودهمبستگی خوبی دارد، بنابراین احتمال اشتباه گرفتن سیگنال شما با سیگنال شخص دیگری 0 است., 01 %.

6. بلوک برای ضرب سیگنال در دو تابع M (M1 - 15 بیت طول، M2 - 42 بیت طول) یا آنها را نیز PSR - دنباله تصادفی شبه - بلوک طراحی شده است برای مخلوط کردن سیگنال برای بلوک مدولاسیون. به هر فرکانس اختصاص داده شده یک تابع M متفاوت اختصاص داده شده است.

7. بلوک مدولاسیون سیگنال - استاندارد CDMA از مدولاسیون فاز PM4، OFM4 استفاده می کند.

مزایای CDMA

1. بازده طیفی بالا CDMA به شما امکان می دهد به مشترکین بیشتری خدمات رسانی کنید V باند فرکانسی مشابهی نسبت به انواع دیگر جداسازی ( TDMA، FDMA).
2. تخصیص منابع انعطاف پذیر با تقسیم کد هیچ محدودیت شدیدی در تعداد کانال ها وجود ندارد. با افزایش تعداد مشترکین، احتمال خطاهای رمزگشایی به تدریج افزایش می یابد که منجر به کاهش کیفیت کانال می شود، اما منجر به خرابی سرویس نمی شود.
3. که در امنیت کانال بالا انتخاب کانال مورد نظر بدون دانستن کد آن دشوار است، از زمانی که در کل این باند فرکانسی به طور یکنواخت با یک سیگنال نویز مانند پر شده است.
4. تلفن های CDMA قدرت انتشار کمتری دارند و بنابراین ممکن است آسیب کمتری داشته باشند.

6.8 تکامل سیستم های ارتباط سلولی با استفاده از فناوری CDMA

در حال حاضر تجهیزات CDMA جدیدترین و گرانترین و در عین حال مطمئن ترین و ایمن ترین هستند. جامعه اروپا، در چارچوب برنامه تحقیقاتی RACE، در حال توسعه پروژه CODIT برای ایجاد نسخه ای از سیستم جهانی مخابرات سیار (UMTS) بر اساس اصل تقسیم کد با استفاده از سیگنال های طیف گسترده مستقیم باند پهن است.

تفاوت اصلی مفهوم CODIT استفاده کارآمد و انعطاف پذیر از منابع فرکانس خواهد بود. همانطور که قبلا توضیح دادیم، سیگنال CDMA باند پهن عملا تحت تاثیر تداخل باند باریک قرار نمی گیرد. با توجه به این ویژگی، استاندارد CODIT علاوه بر این از فواصل نگهبانی بین فرکانس های حامل برای انتقال داده استفاده می کند.

فناوری تقسیم کد CDMA، به دلیل کارایی طیفی بالا، راه حلی اساسی برای تکامل بیشتر سیستم های ارتباط سلولی است.

CDMA2000 استاندارد است 3G در توسعه تکاملی شبکه ها cdmaOne (بر اساس IS-95 ). در حالی که اصول اولیه تعیین شده توسط نسخه حفظ شده است IS-95A ، فناوری CDMA به طور مداوم در حال پیشرفت است.

توسعه بعدی فناوری CDMA در چارچوب فناوری CDMA2000 رخ می دهد. هنگام ساخت یک سیستم ارتباطی سیار مبتنی بر فناوری CDMA2000 1X، فاز اول انتقال داده را با سرعت 153 کیلوبیت بر ثانیه فراهم می کند که امکان ارائه خدمات ارتباط صوتی، انتقال پیام کوتاه، کار با ایمیل، اینترنت را فراهم می کند. ، پایگاه داده ها، داده ها و انتقال تصویر ثابت.

انتقال به فاز بعدی CDMA2000 1X EV-DO هنگام استفاده از همان باند فرکانسی 1.23 مگاهرتز، سرعت انتقال تا 2.4 مگابیت بر ثانیه در کانال فوروارد و تا 153 کیلوبیت بر ثانیه در کانال برگشت رخ می دهد که باعث می شود این سیستم ارتباطی نیازهای 3G را برآورده کند و این امکان را فراهم می کند که ارائه گسترده ترین طیف خدمات، تا انتقال ویدئو در زمان واقعی.

فاز بعدی تدوین استاندارد در راستای افزایش ظرفیت شبکه و انتقال داده است 1XEV-DO Rev A : انتقال داده با سرعت حداکثر 3.1 مگابیت بر ثانیه به سمت مشترک و حداکثر تا 1.8 مگابیت بر ثانیه از طرف مشترک. اپراتورها می توانند همان خدماتی را که در Rev. 0، و علاوه بر این، صدا، داده و پخش را از طریق شبکه های IP منتقل می کند. در حال حاضر چندین شبکه عامل در جهان وجود دارد.

توسعه دهندگان تجهیزات ارتباطی CDMA فاز جدیدی را راه اندازی کرده اند 1XEV-DO Rev B به منظور دستیابی به سرعت های زیر در یک کانال فرکانسی: 4.9 مگابیت بر ثانیه برای مشترک و 2.4 مگابیت بر ثانیه از سوی مشترک. علاوه بر این، ترکیب چندین کانال فرکانس برای افزایش سرعت امکان پذیر خواهد بود. به عنوان مثال، ترکیب 15 کانال فرکانس (حداکثر تعداد ممکن) به شما این امکان را می دهد که به سرعت 73.5 مگابیت بر ثانیه برای مشترک و 27 مگابیت بر ثانیه از طرف مشترک دست یابید. استفاده از چنین شبکه هایی باعث بهبود عملکرد برنامه های حساس به زمان مانند VoIP ، Push to Talk، تلفن ویدیویی، بازی های شبکه و غیره.

مولفه های اصلی موفقیت تجاری سیستم CDMA2000 عبارتند از: منطقه خدمات گسترده تر، کیفیت گفتار بالا (تقریبا معادل سیستم های سیمی)، انعطاف پذیری و هزینه کم برای معرفی خدمات جدید، ایمنی بالای نویز و پایداری کانال ارتباطی در برابر رهگیری و استراق سمع.

قدرت تابشی کم فرستنده های رادیویی دستگاه های مشترک نیز نقش مهمی ایفا می کند. بنابراین، برای سیستم های CDMA2000 حداکثر توان تابشی 250 مگاوات است. برای مقایسه: در سیستم های GSM-900 این رقم 2 وات است (در هر پالس، هنگام استفاده از GPRS+EDGE باحداکثر پر کردن؛ حداکثر زمانی که در طول زمان در طول یک مکالمه معمولی حدود 200 مگاوات به طور میانگین محاسبه شود. در سیستم های GSM-1800 1 وات (در هر پالس، میانگین کمی کمتر از 100 میلی وات).

اصول انتقال چند کاناله روش های جداسازی کانال (CS) مورد استفاده را می توان به خطی و غیر خطی (ترکیبی) طبقه بندی کرد. در بیشتر موارد جداسازی کانال، به هر منبع پیام سیگنال خاصی اختصاص داده می شود که سیگنال کانال نامیده می شود. سیگنال های کانال مدوله شده با پیام ترکیب می شوند تا یک سیگنال گروهی (GC) را تشکیل دهند. اگر عملیات ترکیب خطی باشد، سیگنال حاصل را سیگنال گروه خطی می نامند. کانال استاندارد به عنوان یک کانال فرکانس صوتی (کانال TC) در نظر گرفته می شود که انتقال پیام ها را با باند فرکانسی 300 ... 3400 هرتز که به طور موثری ارسال می شود، مطابق با طیف اصلی سیگنال تلفن فراهم می کند.

سیستم‌های چند کاناله با ترکیب کانال‌های PM در گروه‌هایی که معمولاً مضرب ۱۲ کانال هستند، تشکیل می‌شوند. به نوبه خود، "مالتی پلکس ثانویه" کانال های PM با کانال های انتقال داده تلگراف اغلب استفاده می شود. بلوک دیاگرام تعمیم یافته یک سیستم ارتباطی چند کاناله

فرستنده های کانال همراه با یک دستگاه جمع کننده تجهیزات ترکیبی را تشکیل می دهند. فرستنده گروهی M، خط ارتباطی LAN و گیرنده گروهی P یک کانال ارتباطی گروهی (مسیر انتقال) را تشکیل می دهند که به همراه تجهیزات ترکیبی و گیرنده های فردی، یک سیستم ارتباطی چند کاناله را تشکیل می دهند. به عبارت دیگر تجهیزات جداسازی باید در سمت گیرنده تهیه شود.

برای اینکه دستگاه‌های جداکننده بتوانند سیگنال‌های کانال‌های مجزا را تشخیص دهند، باید ویژگی‌های خاصی منحصر به آن سیگنال وجود داشته باشد. چنین ویژگی هایی در حالت کلی ممکن است پارامترهای حامل باشند، برای مثال دامنه، فرکانس یا فاز در مورد مدولاسیون پیوسته یک حامل هارمونیک. با انواع گسسته مدولاسیون، شکل سیگنال ها نیز می تواند به عنوان یک ویژگی متمایز عمل کند. بر این اساس، روش های جداسازی سیگنال نیز متفاوت است: فرکانس، زمان، فاز و موارد دیگر.

بنابراین، در خروجی شبکه چهار پورت، همراه با فرکانس های سیگنال های ورودی (ω، Ω)، ظاهر شد: یک جزء ثابت، هارمونیک های دوم سیگنال های ورودی، اجزای کل (ω + Ω) و تفاوت (ω – Ω) فرکانس ها. (2ω، 2Ω)؛ اطلاعات همچنین در سیگنال‌هایی با فرکانس‌های (ω + Ω) و (ω - Ω) که نسبت به ω منعکس می‌شوند و فرکانس‌های جانبی بالایی (ω + Ω) و پایین‌تر (ω - Ω) نامیده می‌شوند، قرار می‌گیرند. اگر یک سیگنال فرکانس حامل U 1(t) = Um∙Cosωνt و یک سیگنال فرکانس تن در باند Ωн ... Ωв (که در آن Ωн = 0.3 k. هرتز، Ωв = 3. 4 k. Hz) به مدولاتور اعمال شود. سپس طیف سیگنال خروجی چهار قطبی به صورت زیر خواهد بود:

طیف سیگنال در خروجی یک شبکه چهار پورت محصولات تبدیل مفید (مدولاسیون) نوارهای جانبی بالا و پایین هستند. برای بازیابی سیگنال دریافت کافی است فرکانس حامل (ων) و یکی از فرکانس های جانبی را به ورودی دمدولاتور اعمال کنید.

در MSP-FRC، تنها یک سیگنال باند جانبی از طریق کانال منتقل می شود و فرکانس حامل از نوسانگر محلی گرفته می شود. در خروجی هر مدولاتور کانال، یک فیلتر گذر باند با باند عبور Δω = Ωв – Ων = 3.1 کیلو هرتز روشن می شود. به منظور کاهش تأثیر کانال‌های مجاور (crosstalk) ناشی از پاسخ فرکانسی غیر ایده‌آل فیلترها، فواصل محافظ بین طیف پیام‌های سیگنال معرفی می‌شوند. برای کانال های PM آنها برابر با 0.9 کیلوهرتز هستند. طیف سیگنال گروهی با فواصل محافظ

اصول ساخت تجهیزات FDM در سیستم های FDM با تعداد کانال های 12 یا بیشتر، اصل تبدیل فرکانس چندگانه اجرا می شود.ابتدا، هر یک از کانال های PM به یک یا آن گروه 12 کاناله "پیوند" می شود که به آن ها اولیه می گویند. گروه (PG). تجهیزات ترمینال (شامل AOC و ARC) به گونه ای ساخته شده اند که در هر مرحله از تبدیل فرکانس، گروه های بزرگتری از کانال های PM تشکیل می شوند. علاوه بر این، در هر گروه تعداد کانال ها مضربی از 12 است.

هر کانال شامل دستگاه های جداگانه زیر است: در انتقال، یک محدود کننده دامنه OA، یک مدولاتور M و یک فیلتر باند گذر PF. در پذیرش، یک فیلتر باند گذر PF، یک دمدولاتور DM، یک فیلتر پایین گذر و یک تقویت کننده فرکانس پایین ULF. برای تبدیل سیگنال منبع، فرکانس های حامل قابل تقسیم بر 4 کیلوهرتز به مدولاتورها و دمدولاتورهای هر کانال ارائه می شود. هنگام سازماندهی ارتباطات تلفنی، می توانید از یک سیستم انتقال دو سیمه دو طرفه یا یک سیستم انتقال چهار سیمه یک طرفه استفاده کنید. نمودار نشان داده شده در شکل به گزینه دوم اشاره دارد.

اگر از کانال برای ارتباط تلفنی استفاده شود، بخش دو سیم مدار از مشترک از طریق یک سیستم دیفرانسیل (DS) به کانال چهار سیمه متصل می شود. در صورت ارسال سیگنال های دیگر (تلگراف، داده، پخش صدا و ...) که نیاز به یک یا چند کانال یک طرفه دارند، DS خاموش می شود. هنگامی که مقادیر اوج ولتاژ چندین سیگنال گفتاری ظاهر می شود، محدود کننده های دامنه از بارگذاری بیش از حد تقویت کننده های گروه جلوگیری می کنند (و بنابراین، احتمال تداخل غیر خطی را کاهش می دهند).

باندهای فرکانسی یکسان از پنج PG از نظر فرکانس در باند 312 ... 552 کیلوهرتز قرار دارند و یک گروه 60 کانالی (ثانویه) (SG) را تشکیل می دهند. با استفاده از فیلترهای باند گذر PF 1 – PF 5، متصل به خروجی مبدل های گروهی، سیگنال هایی از نوع OBP با باند فرکانسی 48 کیلوهرتز تولید می شود. در نتیجه افزودن این پنج سیگنال که در طیف با هم همپوشانی ندارند، یک طیف SH با باند فرکانسی 240 کیلوهرتز تشکیل می شود.

برای کاهش تأثیرات گذرا بین سیگنال های VG ارسال شده در طول مسیرهای مجاور، می توان از هر دو طیف مستقیم و معکوس PG 2 - PG 5 در طیف VG استفاده کرد. در حالت اول، فرکانس های حامل 468، 516، 564، 612 به PG 2 عرضه می شوند. - PG 5 k.Hz و فیلترهای باند گذر مربوطه، نوارهای جانبی پایینی را برجسته می کنند (همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است). در حالت دوم، فرکانس های حامل 300، 348، 396، 444 کیلوهرتز به GP 2 - GP 5 عرضه می شود و باندهای جانبی بالایی توسط فیلترهای باند گذر PF 2 - PF 5 انتخاب می شوند. فرکانس حامل برای PG 1 در هر دو مورد یکسان است (420 کیلوهرتز)، و طیف PG 1 معکوس نیست.

ویژگی های اصلی پیام های گروهی این پارامترها با فرکانس، اطلاعات و ویژگی های انرژی مربوطه تعیین می شوند. طبق توصیه های CCITT، میانگین توان پیام در کانال فعال در نقطه با سطح نسبی صفر برابر با 88 میکرون تعیین می شود. W0 (– 10. 6 d. Bm 0). با این حال، هنگام محاسبه Pav، CCITT توصیه می کند که مقدار P 1 = 31.6 میکرومتر را در نظر بگیرید. W0 (– 15 d. Bm 0) اگر N ≥ 240 باشد، میانگین توان پیام گروه در نقطه صفر سطح نسبی Pav = 31. 6 N، μ. W، و سطح توان متوسط ​​مربوطه pav = – 15 + 10 Lg N، d. Bm 0.

اگر N

تقسیم زمانی کانال ها (TSD)، روش های انتقال آنالوگ با TDS در سمت فرستنده، سیگنال های پیوسته از مشترکین یک به یک مخابره می شوند. اصل تقسیم زمانی کانال ها

برای انجام این کار، این سیگنال ها به یک سری مقادیر گسسته تبدیل می شوند که به طور دوره ای در بازه های زمانی معین Td تکرار می شوند که به آن دوره نمونه برداری می گویند. طبق قضیه V. A. Kotelnikov، دوره نمونه برداری از یک سیگنال پیوسته و محدود با طیف با فرکانس بالایی Fв >> Fн باید برابر با Tд = 1/Fд، Fд ≥ 2 Fв فاصله زمانی بین نزدیکترین پالس های سیگنال گروهی Tk، فاصله کانال یا شکاف زمانی (Time Slot) نامیده می شود.

از اصل ترکیب موقت سیگنال ها چنین استنباط می شود که انتقال در چنین سیستم هایی به صورت چرخه ای انجام می شود، یعنی به صورت دوره ای در قالب گروه هایی از پالس های Ngr = N + n، که در آن N تعداد سیگنال های اطلاعاتی است، n برابر است. تعداد سیگنال های سرویس (پالس های همگام سازی - آی سی، ارتباطات سرویس، کنترل و تماس ها). سپس مقدار فاصله کانال ∆tк = Td/Ngr بنابراین، با TRC، پیام‌های N مشترک و دستگاه‌های اضافی از طریق یک کانال ارتباطی مشترک به شکل دنباله‌ای از پالس‌ها منتقل می‌شوند که مدت زمان هر کدام τ و

سیگنال گروهی با TRC با PPM هنگامی که کانال ها به طور موقت از هم جدا شوند، انواع زیر از مدولاسیون پالس امکان پذیر است: PAM - مدولاسیون دامنه پالس. PWM - مدولاسیون عرض پالس. PPM - مدولاسیون فاز پالس.

هر یک از روش های مدولاسیون پالس ذکر شده دارای مزایا و معایب خاص خود است. پیاده سازی AIM آسان است، اما ایمنی ضعیفی در برابر نویز دارد. به عنوان یک نوع مدولاسیون میانی در تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال استفاده می شود.با PWM، طیف سیگنال بسته به مدت زمان پالس تغییر می کند. حداقل سطح سیگنال مربوط به حداقل مدت پالس و بر این اساس، حداکثر طیف سیگنال است. با پهنای باند کانال محدود، چنین پالس هایی تا حد زیادی مخدوش می شوند.

در تجهیزات با روش های مدولاسیون TRC و آنالوگ، FIM بیشترین استفاده را داشته است، زیرا هنگام استفاده از آن، می توان با محدود کردن دو طرفه پالس ها در دامنه و همچنین تطبیق بهینه مدت زمان ثابت، اثر تداخلی نویز و تداخل افزایشی را کاهش داد. پالس ها با پهنای باند کانال بنابراین در سیستم های انتقال با VRC عمدتا از FIM استفاده می شود. یکی از ویژگی های طیف سیگنال در طول مدولاسیون پالس، وجود اجزایی با فرکانس Ωн...Ωв پیام ارسالی uk (t) است. این ویژگی طیف نشان دهنده امکان دمدولاسیون AIM و PWM با فیلتر پایین گذر (LPF) است. با فرکانس قطع برابر Ωv.

اگر مولفه های باند جانبی پایین (ωδ – Ωв) ... (ωδ – Ωн) در باند عبور فیلتر پایین گذر قرار نگیرند، دمدولاسیون با اعوجاج همراه نخواهد بود و اگر Fд > 2 را انتخاب کنید این شرط برقرار می شود. Fв. معمولاً آنها ωd = (2. 3 ... 2. 4) Ωv می گیرند و هنگام نمونه برداری از یک پیام تلفنی با باند فرکانسی 0. 3 ... 3. 4 کیلو هرتز، فرکانس نمونه گیری Fd = ωd/2π است. انتخاب برابر با 8 کیلو هرتز، k. هرتز دوره نمونه برداری Td = 1/Fd = 125 میکرو ثانیه با PPM، اجزای طیف پیام تعدیل کننده (Ωn...Ωv) به فرکانس آن بستگی دارد و دامنه کمی دارند. بنابراین دمدولاسیون PPM فقط با تبدیل به AIM یا PWM با فیلترهای بعدی در یک فیلتر پایین گذر انجام می شود.

برای اطمینان از عملکرد تعدیل‌کننده‌های کانال و دستگاه‌های اضافی، دنباله‌ای از پالس‌ها با فرکانس نمونه‌برداری Fd نسبت به کانال اول توسط i·∆tk جابه‌جا می‌شوند، جایی که i شماره کانال است. بنابراین، لحظه‌هایی که CM شروع به کار می‌کند با راه‌اندازی پالس‌هایی از RC تعیین می‌شود، که لحظاتی را تعیین می‌کند که مشترک مربوطه یا دستگاه اضافی به کانال باند پهن مشترک متصل می‌شود. سیگنال گروهی به دست آمده ugr(t) به ورودی بازسازی کننده (P) وارد می شود که به سیگنال های مجزای کانال های مختلف ویژگی های یکسانی می دهد، به عنوان مثال، شکل پالس یکسان.

تمام دستگاه های طراحی شده برای تولید سیگنال ugr(t): KM 1 ... KMN, RK, GIS, DUV, DSS, R - در تجهیزات ترکیب سیگنال (AO) گنجانده شده است. برای اطمینان از جداسازی صحیح کانال، RK' AR باید به صورت همزمان و در فاز با RK AO کار کند که با استفاده از پالس های همگام سازی (PS) اختصاص داده شده توسط انتخابگرهای مربوطه (SIS) و واحد همگام سازی (BS) انجام می شود. پیام های خروجی CD از طریق سیستم های دیفرانسیل به مشترکین مربوطه می رسد.

مصونیت نویز سیستم های انتقال با TRC تا حد زیادی توسط دقت و قابلیت اطمینان سیستم همگام سازی و توزیع کننده های کانال نصب شده در تجهیزات ترکیب و جداسازی کانال ها تعیین می شود. که جداسازی ساده و مطمئن آنها را از سیگنال گروه توالی پالس u*gr(t) ممکن می سازد. مناسب ترین برای PIM استفاده از آی سی های دوگانه است که برای انتقال آن ها یکی از فواصل کانال ∆tk در هر دوره نمونه برداری Td اختصاص داده می شود.

اجازه دهید تعداد کانال هایی را که می توان در یک سیستم با PIM به دست آورد تعیین کنیم. Тд = (2∆tmax + tз)Ngr، که در آن tз - فاصله حفاظتی. ∆tmax – حداکثر تغییر (انحراف) پالس ها. در عین حال، فرض می کنیم که مدت زمان پالس در مقایسه با tз و tmax کوتاه است. , حداکثر انحراف پالس ها برای تعداد معینی از کانال ها را می پذیریم، بنابراین

با توجه به اینکه در طول انتقال تلفنی Td = 125 میکروثانیه، به دست می آوریم: برای Ngr = 6 ∆tmax = 8 میکرو ثانیه، برای Ngr = 12 ∆tmax = 3 میکروثانیه، برای Ngr = 24 ∆tmax = 1.5 میکروثانیه. هرچه ∆tmax بیشتر باشد، ایمنی سیستم دارای PIM در برابر نویز بالاتر است. هنگام انتقال سیگنال از PPM از طریق کانال های رادیویی، مدولاسیون دامنه (AM) یا فرکانس (FM) را می توان در مرحله دوم (در فرستنده رادیویی) استفاده کرد. در سیستم های دارای PIM - AM ، آنها معمولاً به 24 کانال محدود می شوند و در سیستم های PPM - FM مقاوم تر در برابر نویز - 48 کانال.

مولتی پلکسینگ تقسیم فرکانس، مولتیپلکس تقسیم فرکانس ( انگلیسیمولتی پلکسینگ تقسیم فرکانس (FDM)

کانال ها بر اساس فرکانس از هم جدا می شوند. از آنجایی که یک کانال رادیویی دارای طیف مشخصی است، مجموع تمام دستگاه های فرستنده، ارتباطات رادیویی مدرن را تولید می کند. به عنوان مثال: طیف سیگنال برای تلفن همراه 8 مگاهرتز است. اگر اپراتور تلفن همراه به یک مشترک فرکانس 880 مگاهرتز بدهد، مشترک بعدی می تواند فرکانس 880+8=888 مگاهرتز را اشغال کند. بنابراین، اگر یک اپراتور تلفن همراه دارای فرکانس مجاز 800-900 مگاهرتز باشد، می تواند حدود 12 کانال را با تقسیم فرکانس ارائه دهد.

تقسیم فرکانس کانال ها در تکنولوژی X-DSL استفاده می شود. سیم های تلفن سیگنال هایی را با فرکانس های مختلف انتقال می دهند: مکالمه تلفنی 0.3-3.4 کیلوهرتز است و باندی از 28 تا 1300 کیلوهرتز برای انتقال داده استفاده می شود.

فیلتر کردن سیگنال ها بسیار مهم است. در غیر این صورت، همپوشانی سیگنال رخ می دهد که می تواند باعث خراب شدن قابل توجه اتصال شود.

تمرین ساخت سیستم های انتقال اطلاعات مدرن نشان می دهد که گران ترین لینک ها در کانال های ارتباطی هستند خطوط ارتباطی: کابل، موجبر و راهنمای نور، رله رادیویی و ماهواره و غیره. از آنجایی که استفاده از یک خط ارتباطی گران قیمت برای انتقال اطلاعات بین یک جفت مشترک از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، مشکل ساخت سیستم های انتقال چند کانالی به وجود می آید که در آن یکی خط ارتباطی مشترک توسط تعداد زیادی کانال مجزا فشرده می شود. این امر افزایش کارایی را در استفاده از ظرفیت خطوط ارتباطی تضمین می کند. پیام های A 1 (t)، ...، A N (t) از N منبع IS 1، ...، IS N با استفاده از تعدیل کننده های جداگانه M 1، ...، M N به سیگنال های کانال U 1 (t)، تبدیل می شوند. ..، U N (t ). مجموع این سیگنال ها یک سیگنال کانال گروهی U L (t) را تشکیل می دهد که از طریق یک خط ارتباطی (LC) منتقل می شود. گیرنده گروه P سیگنال دریافتی Z L (t) را به سیگنال گروه اصلی Z(t)=U(t) تبدیل می کند. گیرنده های فردی P 1، ...، P N سیگنال های کانال مربوطه Z 1 (t)، ...، Z N (t) را از سیگنال گروه Z(t) انتخاب کرده و آنها را به پیام تبدیل می کنند. بلوک های M 1، ...، M N و جمع کننده تجهیزات تراکم را تشکیل می دهند، بلوک های M، LS و P کانال گروه را تشکیل می دهند. تجهیزات فشرده سازی، یک کانال گروهی و گیرنده های فردی یک سیستم ارتباطی چند کاناله را تشکیل می دهند.

برای اینکه دستگاه‌های جداکننده بین سیگنال‌ها از کانال‌های مجزا تمایز قائل شوند، باید ویژگی‌های متناظر منحصر به فرد برای یک سیگنال معین تعیین شود. چنین علائمی در حالت مدولاسیون پیوسته می تواند فرکانس، دامنه، فاز و در مورد مدولاسیون گسسته نیز شکل سیگنال باشد. مطابق با ویژگی های مورد استفاده برای جداسازی، روش های جداسازی نیز متفاوت است: فرکانس، زمان، فاز و غیره.

23. جداسازی فرکانس سیگنال ها. جداسازی زمانی سیگنال ها جداسازی سیگنال ها بر اساس فرم (کد).

در سیستم های مکانیک از راه دور برای انتقال سیگنال های زیادی از طریق یک خط ارتباطی، استفاده از کدگذاری معمولی کافی نیست. یا جداسازی سیگنال اضافی یا کدگذاری خاصی که شامل عناصر جداسازی سیگنال باشد مورد نیاز است. جداسازی سیگنال عبارت است از ارائه مستقل انتقال و دریافت سیگنال های زیادی از طریق یک خط ارتباطی یا در یک باند فرکانسی که در آن سیگنال ها خواص خود را حفظ می کنند و یکدیگر را مخدوش نمی کنند.

در حال حاضر از روش های زیر استفاده می شود:

تقسیم زمان، که در آن سیگنال ها به صورت متوالی در زمان، به طور متناوب با استفاده از همان باند فرکانسی ارسال می شوند.

جداسازی کد-آدرس، بر اساس زمان (کمتر فرکانس) جداسازی سیگنال ها با ارسال کد آدرس انجام می شود.

تقسیم فرکانس، که در آن به هر سیگنال فرکانس خاص خود اختصاص داده می شود و سیگنال ها به صورت متوالی یا موازی در زمان ارسال می شوند.

تقسیم زمان-فرکانس، که به شما امکان می دهد از تقسیم فرکانس و زمان سیگنال ها استفاده کنید.

جداسازی فاز، که در آن سیگنال ها در فاز با یکدیگر متفاوت هستند.

تقسیم زمان (TS).هر یک از سیگنال های n به نوبه خود با یک خط ارائه می شود: اول، برای یک دوره زمانی تی 1 سیگنال 1 منتقل می شود، برای تی 2 - سیگنال 2 و غیره در این حالت، هر سیگنال بازه زمانی خاص خود را اشغال می کند. زمان در نظر گرفته شده برای ارسال همه سیگنال ها سیکل نامیده می شود. باند فرکانس برای انتقال سیگنال توسط کوتاهترین پالس در ترکیب کد تعیین می شود. بین فواصل زمانی اطلاعات، فواصل زمانی محافظ برای جلوگیری از تأثیر متقابل کانال در کانال ضروری است، به عنوان مثال. اعوجاج عبوری

برای اجرای جداسازی موقت از توزیع کننده هایی استفاده می شود که یکی در نقطه کنترل و دیگری در نقطه کنترل نصب می شود.

کد-آدرس جداسازی سیگنال ها (CAR).جداسازی سیگنال‌های کد آدرس زمانی (TCAR) استفاده می‌شود، که در آن ابتدا یک پالس همگام‌سازی یا ترکیب کد (ترکیب همگام‌سازی) برای اطمینان از عملکرد هماهنگ توزیع‌کننده‌ها در نقطه کنترل و نقطه کنترل شده ارسال می‌شود. سپس یک ترکیب کد به نام کد آدرس ارسال می شود. اولین کاراکترهای کد آدرس برای انتخاب مورد و شیء کنترل شده در نظر گرفته شده است، دومی آدرس تابع را تشکیل می دهد که نشان می دهد کدام عملیات TM (عملکرد) باید انجام شود (TU، TI، و غیره). پس از آن ترکیب کد خود عملیات، یعنی. اطلاعات فرمان منتقل می شود یا اطلاعات اعلان دریافت می شود.

جداسازی فرکانس سیگنال هابرای هر یک از سیگنال های n، باند خود را در محدوده فرکانس داده شده است. در نقطه دریافت (RP)، هر یک از سیگنال های ارسالی ابتدا توسط فیلتر باند گذر ایزوله می شود، سپس به دمودولاتور و سپس به رله های اجرایی می رسد. سیگنال ها می توانند به صورت متوالی یا همزمان ارسال شوند، به عنوان مثال. موازی.

جداسازی فاز سیگنال هاچندین سیگنال در یک فرکانس به شکل پالس های رادیویی با فازهای اولیه متفاوت ارسال می شود. برای این منظور از دستکاری نسبی یا فازی استفاده می شود.

جداسازی زمان-فرکانس سیگنال ها.مربع های سایه دار با اعداد سیگنال هایی هستند که در یک باند فرکانسی مشخص و در یک بازه زمانی انتخاب شده ارسال می شوند. فواصل زمانی محافظ و باندهای فرکانسی بین سیگنال ها وجود دارد. تعداد سیگنال های تولید شده به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

سیستم های چند کاناله با TRC به طور گسترده برای انتقال اطلاعات آنالوگ و گسسته استفاده می شوند.

توضیح اصل ترکیب کانال موقت با کمک توزیع کننده های چرخش همزمان در طرف های ارسال کننده و گیرنده راحت است (شکل 8.9).

مراحل اصلی تشکیل سیگنال گروه در شکل 8.10 نشان داده شده است.

اطلاعات از منابع سیگنال آنالوگ به ورودی های تعدیل کننده پالس منفرد AIM (PWM، PIM) ارائه می شود. نمونه های سیگنال تولید شده در خروجی اولین مدولاتور پالس () (شکل 8.10، ج)، در خروجی مدولاتور پالس دوم () (شکل 8.10، د) در همان بازه زمانی گرفته می شوند، اما با چنین فاصله ای تغییر زمانی که با هم تداخل نداشته باشند.

سپس توزیع کننده فرستنده پالس ها را از همه منابع می خواند و سیگنالی تولید می کند (شکل 8.10، e) که طیف آن با استفاده از یک مدولاتور گروهی (GM) به محدوده فرکانسی اختصاص داده شده برای این خط ارتباطی منتقل می شود. یک سیگنال گروهی که از طریق یک خط ارتباطی ارسال می شود، اطلاعات را از هر دو منبع اول و دوم به طور همزمان حمل می کند. در سمت دریافت کننده، از خروجی دمدولاتور گروهی (GD)، پالس های سیگنال گروهی به کنتاکت های چرخان توزیع کننده گیرنده می رسند تا دنباله های کانال و غیره را تشکیل دهند. که از آن سیگنال های پیوسته در خروجی آشکارسازهای پالس تولید شده و به گیرندگان پیام ارسال می شود.

باید تاکید کرد که شکل. 8.9 فقط برای نشان دادن ایده مالتی پلکس شدن زمان عمل می کند و تکنیک های سوئیچینگ مدرن را منعکس نمی کند. در واقع، تجهیزات فشرده سازی موقت نیازی به توزیع کننده های مکانیکی ندارند، که با توزیع کننده های الکترونیکی جایگزین می شوند که عملکردهای مشابهی را انجام می دهند (شکل 8.11).

شکل 8.11. طرح ارتباط چند کاناله با VRK.

خروجی تمام مدولاتورهای پالس به سوئیچ های الکترونیکی "آنها" متصل است که عملکرد آنها توسط توزیع کننده پالس سوئیچینگ کنترل می شود. به نوبه خود، توزیع کننده توسط یک ژنراتور ساعت هدایت می شود.

جداسازی زمانی سیگنال ها توسط دستگاهی انجام می شود که یک بلوک دیاگرام ساده شده آن در شکل نشان داده شده است. 8.11. سیگنال رادیویی گروهی دریافتی در دمدولاتور گروهی به یک توالی ویدئویی پالس گروهی تبدیل می‌شود و به طور همزمان به ورودی‌های استخراج کننده سیگنال هماهنگ‌سازی و سوئیچ‌های الکترونیکی کانال عرضه می‌شود.

فرآیند جداسازی زمانی در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول ورود سیستم به همزمانی، جستجو، تشخیص و انتخاب سیگنال های همگام سازی اتفاق می افتد، پس از آن توزیع کننده پالس های سوئیچینگ کانال راه اندازی می شود. توزیع کننده پالس هایی را در خروجی های خود با مدت زمان مورد نیاز و به ترتیبی تولید می کند که تنها یک کلید الکترونیکی از کانال مربوطه در هر بازه کانال باز می شود.

در مرحله دوم، دمودولاسیون هر پالس کانال انجام می شود و پس از آن سیگنال های کانال های دریافتی به گیرندگان اطلاعات آنالوگ عرضه می شود.

هنگام جداسازی موقت کانال ها، مهمترین نقش را سیستم همگام سازی ایفا می کند، الگوریتم عملیاتی که هر بار برای روش مدولاسیون پالس اتخاذ شده، روش ترکیب زمانی کانال ها، ساختار سیگنال های همگام سازی و غیره به صورت جداگانه انتخاب می شود.